[實用新型]一種非相干望遠數(shù)字全息成像裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201520283034.6
• 申請日: 2015-05-05
• 公開（公告）號: CN204731530U
• 公開（公告）日: 2015-10-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 梁二軍;趙楠楠;陳寶鑫;王玲;田勇志;馬鳳英
• 申請（專利權(quán)）人: 鄭州大學(xué)
• 主分類號: G03H1/12
• 分類號: G03H1/12;G03H1/22;G03H1/06
• 代理公司: 鄭州立格知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41126
• 代理人: 田小伍;涂連梅

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于非相干全息三維成像技術(shù)領(lǐng)域，特別公開了一種非相干望遠數(shù)字全息成像裝置。

背景技術(shù)

全息成像是利用干涉原理，將物光波的振幅和相位信息以干涉條紋的形式記錄到全息圖中，通過衍射效應(yīng)重建出包含物體深度信息的三維圖像。傳統(tǒng)全息以激光為光源，導(dǎo)致對光源相干性、系統(tǒng)穩(wěn)定性的高度依賴，使全息技術(shù)的應(yīng)用受到極大限制。數(shù)字全息使用圖像傳感器(CCD/CMOS)進行記錄，通過數(shù)據(jù)處理在計算機中重建物體的三維圖像，雖然結(jié)構(gòu)簡單、信息豐富、圖像質(zhì)量提高，但是仍未克服對光源和系統(tǒng)的依賴性。近年來，Rosen?J等提出的Fresnel非相干相關(guān)全息(Fresnel?incoherent?correlation?holography，F(xiàn)INCH)實現(xiàn)了空間非相干物光波的自干涉，利用自干涉技術(shù)克服了對光源和系統(tǒng)的依賴性，將三維全息成像技術(shù)從相干領(lǐng)域真正地拓展到了非相干領(lǐng)域。Rosen?J和Brooker?G設(shè)計出基于FINCH結(jié)構(gòu)的三維靜態(tài)非掃描熒光全息顯微系統(tǒng)，萬玉紅等基于LabVIEW環(huán)境開發(fā)了FINCH實驗控制系統(tǒng)，鐘麗云等研究發(fā)現(xiàn)，在相同實驗條件限制下，空間光調(diào)制器上加載兩個球面波的情況達到的分辨率遠大于加載單個球面波的情況。上述非相干數(shù)字全息的研究多數(shù)集中于生物、醫(yī)學(xué)等顯微成像系統(tǒng)，然而，對于集成望遠鏡系統(tǒng)與非相干全息的非相干望遠數(shù)字全息的研究報道相對較少。Kim?M?K等利用自干涉技術(shù)，提出了非相干自干涉彩色數(shù)字全息。非相干自干涉數(shù)字全息雖然集成了望遠鏡系統(tǒng)，但是采用Michelson干涉儀作為非相干相關(guān)器和分束器，利用壓電陶瓷驅(qū)動器控制相移量。由于Michelson干涉儀結(jié)構(gòu)對距離控制精度高度依賴，相移量準確度也直接影響成像的信噪比。另外，非相干自干涉彩色數(shù)字全息還存在實驗參數(shù)不協(xié)調(diào)、物體再現(xiàn)像的重建距離偏大、信號強度弱等一系列問題。這些問題極大地制約了非相干望遠數(shù)字全息技術(shù)在衛(wèi)星成像、天文學(xué)成像和工程檢測等宏觀領(lǐng)域的工業(yè)化和商業(yè)化應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型的目的在于提供了一種非相干望遠數(shù)字全息成像裝置。

基于上述目的，本實用新型采取了以下技術(shù)方案：一種非相干望遠數(shù)字全息成像裝置，包括依次設(shè)置在光路上的會聚/準直系統(tǒng)、偏振片、干涉濾光片、相位型空間光調(diào)制器和圖像傳感器，圖像傳感器的輸出端與中央處理單元的輸入端相連接。目標物體透射或反射的光線經(jīng)會聚/準直系統(tǒng)輸出為平行光束，該平行光束進一步經(jīng)偏振片、干涉濾光片和相位型空間光調(diào)制器依次處理后得到的全息圖由圖像傳感器接收，圖像傳感器將信號輸出給中央處理單元，由中央處理單元通過相移技術(shù)和衍射再現(xiàn)算法重建出目標物體的像。

所述會聚/準直系統(tǒng)包括同軸設(shè)置的會聚透鏡和準直透鏡，所述會聚透鏡較準直透鏡近于目標物體，會聚透鏡對于目標物體所成的像位于準直透鏡的前焦平面附近。

所述會聚/準直系統(tǒng)包括同軸設(shè)置的準直反射鏡和中央開孔的凹面反射鏡；準直反射鏡的設(shè)置位置較凹面反射鏡近于目標物體，所述中央開孔的凹面反射鏡對目標物體所成的像位于準直反射鏡的焦面附近。

所述相位型空間光調(diào)制器的像素數(shù)目為1920×1080?pixels，像素間隔為8?μm，相位線性調(diào)控范圍為0～2π。

所述干涉濾光片的中心波長為532?nm或632.8?nm，帶寬為10?nm。

所述圖像傳感器為電荷耦合器件，其像素數(shù)目為1024×1024?pixels，像素間隔為6.45?μm。

所述相位型空間光調(diào)制器上加載兩個不同半徑的球面波。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下有益效果：

1）提供一種基于空間光調(diào)制器的新型非相干望遠數(shù)字全息成像裝置，在白光或者自然光照明條件下均能實現(xiàn)遠場物體的三維成像。

2）成像裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、數(shù)據(jù)量小、成像速度快、成像系統(tǒng)環(huán)境要求低等特性，適于全息技術(shù)的工業(yè)化和商業(yè)化應(yīng)用，在軍事、遙感衛(wèi)星、天文學(xué)和工程檢測等宏觀領(lǐng)域具有較高的應(yīng)用價值。

附圖說明

圖1是實施例1中本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是實施例2中本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

實施例1

一種非相干望遠數(shù)字全息成像裝置，如圖1所示，包括依次設(shè)置在光路上的會聚/準直系統(tǒng)、偏振片7、干涉濾光片8、相位型空間光調(diào)制器9和圖像傳感器10，圖像傳感器10的輸出端與中央處理單元的輸入端相連接。